Способ получения цементного клинкера и установка для производства цементного клинкера



Способ получения цементного клинкера и установка для производства цементного клинкера
Способ получения цементного клинкера и установка для производства цементного клинкера

 


Владельцы патента RU 2498182:

ФИВ ФСБ (FR)

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель (3, 3а), реактор (4) предварительного обжига, вращающуюся печь (1), клинкерный охладитель (5). Согласно изобретению дымы, производимые вращающейся печью, и газы подогревателя разделяют таким образом, чтобы они не смешивались. В реактор предварительного обжига подают газ с высоким содержанием кислорода и часть (8а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3а), рециркулируют в реактор (4) предварительного обжига и даже в циклонный подогреватель (3, 3а), чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в подогревателе. Другую нерециркулируемую часть (8b) газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют, позволяя ограничить выбросы СО2 в атмосферу, при помощи обработки, такой как комплексообразование. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 пр.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение касается способа получения цементного клинкера в установке, а также самой установки для производства цементного клинкера.

Уровень техники

В большинстве случаев в производстве клинкера используют обожженное сырье или клинкер, который получают из минералов, основным составным элементом которых является карбонат кальция. Получение клинкера включает в себя операцию обжига, во время которой выделяются большие количества диоксида углерода как в результате разложения карбоната кальция, так и при сгорании топлива, необходимого для осуществления операции.

Например, производство одной тонны портландцемента сопровождается выделением примерно 530 кг CO2 из обрабатываемого сырья и 250-300 кг CO2 при сгорании топлива. Этот диоксид углерода выделяется в дымах с концентрацией менее 30%, при этом основным компонентом дымов является азот. В этих условиях трудно изолировать, в частности, осуществить комплексообразование с целью ограничения выбросов CO2 в атмосферу.

При производстве цементного клинкера чаще всего применяют способ обжига, называемый сухим обжигом, в котором предварительно измельченное сырье обжигают во вращающейся печи. Чтобы снизить энергоемкость операции, на входе и на выходе вращающейся печи добавляют теплообменники, которые напрямую отбирают тепло, присутствующее в сырье и в дымах, выходящих из печи. На входе устанавливают циклонный подогреватель, в котором сырье во взвешенном состоянии нагревают и из него частично удаляют углекислоту. На выходе устанавливают охладитель клинкера, в котором обожженное сырье охлаждают путем нагнетания холодного воздуха. Большинство установок, работающих по принципу сухого обжига, содержат реактор горения снизу от подогревателя, называемого реактором предварительного обжига, в который подают большую часть топлива, потребляемого обжиговой установкой. Необходимо отметить, что основная часть реакции удаления углекислоты протекает в подогревателе.

В частности, в типовой установке, работающей на сухом обжиге, 60-65% топлива поступает в подогреватель, а остальное топливо - в печь; примерно 85% реакции удаления углекислоты происходит до входа в печь. Таким образом, из 780-830 кг диоксида углерода, выходящего из обжиговой установки, 76-78% образуются на уровне подогревателя и реактора предварительного обжига и только 22-24% - во вращающейся печи.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение призвано устранить вышеупомянутые недостатки и предложить экономичный способ получения клинкерного цемента, позволяющий ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу.

Изобретение призвано также предложить такой способ, который можно применять в установке, технически близкой к установке, обычно используемой для производства цементного клинкера.

Изобретение призвано также предложить саму такую установку.

Другие задачи и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного исключительно в качестве не ограничительного примера.

Прежде всего, объектом настоящего изобретения является способ получения клинкерного цемента в установке, содержащей:

- циклонный подогреватель, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ, при этом согласно способу:

- сырье подогревают и из него удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе и/или в реакторе предварительного обжига,

- в указанном клинкерном охладителе охлаждают клинкер, выходящий из печи. Согласно изобретению:

- дымы, производимые вращающейся печью, и газы подогревателя разделяют таким образом, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- в реактор предварительного обжига подают газ с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора,

- часть газов, выходящих из указанного циклонного подогревателя, рециркулируют в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель, чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть газов указанного циклонного подогревателя с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют для обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода, например, такой как комплексообразование.

Объектом изобретения является также установка для производства клинкерного цемента, в частности, позволяющая применять способ и содержащая:

- циклонный подогреватель, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла (горячих газов) в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ.

Согласно изобретению, установка дополнительно содержит:

- индивидуальные трубопроводы для дымов, выходящих из вращающейся печи, и для газов, выходящих из подогревателя, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- источник газа с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор предварительного обжига,

- трубопровод для рециркуляции части газов, выходящих из указанного циклонного подогревателя, в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - схема примера способа производства, применяемого в установке в соответствии с настоящим изобретением, согласно первому варианту выполнения изобретения.

Фиг.2 - способ производства цементного клинкера и соответствующая установка, согласно второму варианту выполнения изобретения.

Осуществление изобретения

Таким образом, изобретение касается способа производства цементного клинкера в установке.

Эта установка содержит:

- циклонный подогреватель 3, 3а, предназначенный для предварительного нагрева сырья,

- реактор 4 предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла, в частности, в виде горячих газов в циклонный подогреватель,

- вращающуюся печь 1, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель 5 клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи, производящей горячий газ. Таким образом, речь идет об установке, содержащей, - аналогично известным установкам, - циклонный подогреватель, реактор предварительного обжига, вращающуюся печь и клинкерный охладитель.

Согласно способу:

- сырье подогревают и из него (в основном) удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе 3, 3а и/или в реакторе 4 предварительного обжига,

- в указанном клинкерном охладителе 5 охлаждают клинкер, выходящий из печи.

Согласно способу производства в соответствии с настоящим изобретением:

- дымы 10, производимые вращающейся печью 1, и газы подогревателя 3, 3а разделяют таким образом, чтобы указанные дымы 10 печи и указанные газы подогревателя 3, 3а не смешивались,

- в указанный реактор 4 предварительного обжига подают газ 9 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора 4,

- часть 8а газов 8, выходящих из указанного циклонного подогревателя 3, 3а, рециркулируют в указанный реактор предварительного обжига и даже в указанный подогреватель 3, 3а, чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть 8b газов указанного циклонного подогревателя 3, 3а с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют с целью обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу.

Поскольку примерно три четверти диоксида углерода образуются в подогревателе и в реакторе предварительного обжига, то задачей изобретения является концентрированно CO2, по меньшей мере, в этих частях установки.

Таким образом, дымы 10, производимые печью 1, и дымы, образующиеся в системе подогреватель 3, 3а/реактор, подвергают разделению. Что же касается традиционной установки производства цемента, то в ней дымы печи питают горячим газом систему подогреватель/реактор предварительного обжига, обеспечивая, с одной стороны, подачу тепла в эту систему, а также создание газового потока в системе, необходимого для получения взвешенного состояния сырья.

В установке в соответствии с настоящим изобретением дымы печи не питают систему подогреватель/реактор предварительного обжига. По сравнению с традиционной установкой создается двойной дисбаланс работы, поскольку галловый поток в подогревателе является недостаточным для получения взвешенного состояния сырья, а тепловой поток недостаточен для требуемого подогрева.

В установке в соответствии с настоящим изобретением этот дисбаланс устраняют полностью или частично за счет рециркуляции части 8а газов 8, выходящих из подогревателя. Часть газов рециркулируют в таком количестве, чтобы она позволяла получать адекватный поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в подогревателе.

В частности, согласно варианту выполнения, часть 8a газов 8, выходящих из подогревателя, рециркулируют таким образом, чтобы получать соотношение массового расхода между обрабатываемым сырьем и потоком, необходимым для получения взвешенного состояния сырья, в пределах от 0,5 до 2 кг/кг.

При поступлении непосредственно в реактор 4 предварительного обжига горючий газ в реакторе 4 является смесью газа 9 с высоким содержанием кислорода и рециркулируемой части 8а с высоким содержанием диоксида углерода. Предпочтительно, это смешивание позволяет избегать слишком большой концентрации кислорода в горючем газе и, следовательно избегать слишком интенсивного пламени в реакторе 4, которое может привести к его повреждению.

Кроме того, эта рециркуляция части 8а позволяет утилизировать количество тепла, производимое подогревателем 3, 3а и реактором 4 предварительного обжига. Чтобы еще больше снизить расход топлива в реакторе 4, способ может содержать этап, на котором часть 8а газов, рециркулируемых в реактор 4 предварительного обжига и даже в подогреватель 3, 3а, нагревают при прохождении через теплообменник 11, в частности, за счет тепла, содержащегося в дымах 10 вращающейся печи 1 и/или части горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем 5.

В частности, согласно варианту выполнения:

- первую часть 60 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1 для использования в качестве горючего газа, в частности, в горелке или горелках печи 1,

- вторую часть 6 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определяемую температурой не менее 750°C, направляют отдельно от первой части в указанный теплообменник 11 для подогрева части 8a рециркулируемых дымов,

- и отбирают третью часть 7 горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую избыточным потоком.

В случае необходимости, дымы 10 печи 1 очищают от пыли в циклонном пылеуловителе 12 и в подогреватель 3, 3а и даже в реактор 4 предварительного обжига направляют собранное таким образом горячее сырье.

Далее следует частичное описание примера, показанного на фиг.1, и в частности, процесса подогрева рециркулируемых газов 8a в теплообменнике 11.

В этом примере охлаждающим газом клинкерного охладителя 5 является воздух, который содержит, таким образом, большую часть азота.

Воздух охладителя делится на три потока. Часть 60 горячих газов, получаемых в охладителе, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1 для использования в качестве горючего газа в печи.

Вторую часть 6 горячих газов, получаемых в клинкерном охладителе, называемую третичным потоком и определяемую температурой, по меньшей мере, равной 750°C, направляют отдельно от первой части 60 в теплообменник 11 для подогрева части 8а рециркулируемых дымов.

Наконец, отбирают третью часть 7 с температурой ниже температуры третичного потока, и ее можно использовать для производства механической и даже электрической энергии.

Дымы 10 из печи направляют в циклонный пылеуловитель 12 для удаления из них пыли. Пыль, собираемую в пылеуловителе 12, направляют в реактор 4 предварительного обжига. Очищенные от пыли дымы проходят через теплообменник 11, участвуя вместе с третичным потоком 6 в подогреве части 8а рециркулируемых газов.

После теплообменника 11 остаточное тепло газов 6а третичного потока, и дымов 10, выходящих из печи 1, тоже можно использовать для производства механической и даже электрической энергии.

В этом примере теплообменник 11 обеспечивает теплообмен между тремя потоками, а именно между частью 8а рециркулируемых газов, третичным потоком 6 и дымами 10. Таким образом, теплообменником 11 называют теплообменник в широком смысле этого слова, который может состоять из нескольких теплообменных модулей. В частности, в этом примере тепло, содержащееся в газах 6а, 10а, в частности, в дымах 10 печи 1 и/или в третичном потоке, образующемся в клинкерном охладителе, на выходе указанного теплообменника 11, а также тепло избыточного потока 7 и даже другой, не рециркулируемой части 8b дымов, по меньшей мере, частично, используют для производства энергии, в частности, электричества.

В примере, показанном на фиг.1, можно также, по меньшей мере, частично использовать часть 8b, в частности, не рециркулируемую напрямую, газов с высоким содержанием диоксида углерода в качестве среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку или горелки реактора 4 предварительного обжига, и/или в качестве среды для пневматической очистки циклонного подогревателя 3, 3b.

Следует отметить, что в этом примере, показанном на фиг, 1, обработке с целью ограничения выбросов диоксида углерода подвергают только газы, получаемые в системе реактор 4 предварительного обжига/ циклонный подогреватель 3, 3а. Действительно, для дымов печи 10 с высоким содержанием азота невозможно осуществлять такую обработку, в частности, комплексообразование.

Согласно другому варианту выполнения, показанному на фиг.2, газы вращающейся печи 1 тоже концентрируют по диоксиду углерода, чтобы подвергнуть их обработке с целью ограничения выбросов CO2 в атмосферу. В частности, согласно этому варианту выполнения:

- в горелку вращающейся печи 1 подают газ 15 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота меньше 30% и который является единственным источником кислорода для печи,

- рециркулируют часть 17 газов, образующихся во вращающейся печи 1, горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе 5, который охлаждают для питания указанного клинкерного охладителя охлаждающим газом, тогда как другую часть 16 газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют, в частности, для комплексообразования диоксида углерода.

В случае необходимости, согласно варианту выполнения, показанному на фиг.2, часть газов 8b, 16 с высоким содержанием диоксида углерода соответственно из системы реактор 4 предварительного обжига/циклонный подогреватель 3, 3а и системы вращающаяся печь 1/клинкерный охладитель 5 используют в качестве среды для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, которым питают горелку вращающейся печи, и/или в качестве текучей среды, питающей автоматические пневматические устройства очистки входной камеры печи 1 и охладителя 5.

Далее следует более детальное описание примера, показанного на фиг.2. В этом примере газы из системы циклонный подогреватель 3, 3а/реактор 4 предварительного обжига, с одной стороны, и из системы вращающаяся печь I/ клинкерный охладитель 5, с другой стороны, рециркулируют отдельно друг от друга.

В частности, в этом примере, показанном на фиг.2, газ 15 с высоким содержанием кислорода питает горелку вращающейся печи 1, образуя единственный источник кислорода для печи.

Охлаждающий газ для клинкерного охладителя 5 содержит рециркулируемые газы, частично получаемые из газов, выходящих из клинкерного охладителя 5, и частично - из дымов 10 печи.

Поэтому охлаждающий газ имеет высокое содержание диоксида углерода. Часть 60 горячего газа, получаемого из клинкерного охладителя 5, называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь 1. В частности, она смешивается с газом 15 с высоким содержанием кислорода, ограничивая, таким образом, концентрацию кислорода в горючем газе, чтобы избегать слишком интенсивного пламени в горелке печи, которое может повредить указанную печь.

Вторую часть 6 горячего газа тоже с высоким содержанием диоксида углерода, получаемого в клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определенную температурой на менее 750°C, направляют отдельно от первой части в теплообменник 11 для подогрева части 8а рециркулируемых газов.

Третья часть 7 горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе, с меньшей температурой предназначена для рециркуляции вместе с частью дымов 10 печи в клинкерный охладитель 5.

В частности, дымы 10, выходящие из печи, очищают от пыли в циклонном пылеуловителе 12. Горячую пыль, собранную в циклонном пылеуловителе 12, направляют в реактор 4 предварительного обжига и/или в печь 1. Очищенные от пыли дымы 10 проходят через теплообменник 11 и нагревают часть 8а рециркулируемых газов подогревателя 3, 3а.

Точно так же, указанную часть 6 газов, получаемых в клинкерном охладителе 5, называемую третичным потоком и определенную температурой, по меньшей мере, равной 750°C, направляют в теплообменник 11 для нагрева части 8а рециркулируемых газов.

Газы, отводимые из теплообменника 11, а именно газы 10a, получаемые из дымов 10, и газы 6а, получаемые из третичного потока, направляют в теплообменник 14 для их охлаждения. Часть этих газов 16 не рециркулируют, тогда как другую часть направляют в клинкерный охладитель 5 для его питания охлаждающим газом.

Точно так же избыточный поток 7 охлаждают в другом теплообменнике 14а и тоже используют в качестве охлаждающего газа для клинкерного охладителя 5.

В случае необходимости, часть газов 8b/16 с высоким содержанием диоксида углерода, в частности, не рециркулируемых, получаемых соответственно, с одной стороны, из системы реактор 4 предварительного обжига/циклонный подогреватель 3, 3а и, с другой стороны, из системы клинкерный охладитель 5/вращающаяся печь 1, можно использовать в качестве текучей среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку вращающейся печи 1, и/или в качестве среды, питающей устройства автоматической пневматической очистки входной камеры печи 1 и клинкерного охладителя 5.

В целом газ 9 с высоким содержанием кислорода, питающий реактор 4 предварительного обжига, может иметь содержание азота ниже 5%. В случае необходимости, газ 15 с высоким содержанием кислорода, питающий, в частности, согласно примеру на фиг.2, горелку вращающейся печи 1, тоже может иметь содержание азота ниже 5%.

Объектом изобретения является также сама установка для производства цементного клинкера. Эта установка содержит:

- циклонный подогреватель 3, 3а, предназначенный для предварительного нагрева сырья 2,

- реактор 4 предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель 3, 3а,

- вращающуюся печь 1, оборудованную горелкой, в которую подают топливо,

- охладитель 5 клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи 1, производящий горячий газ.

Согласно изобретению, установка содержит:

- индивидуальные трубопроводы для дымов 10, выходящих из вращающейся печи, и для газов, выходящих из подогревателя 3, 3а, чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались,

- источник газа 9 с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор 4 предварительного обжига,

- трубопровод 80 для рециркуляции части 8а газов 8, выходящих из указанного циклонного подогревателя 3, 3а, в указанный реактор 4 предварительного обжига и даже в указанный подогреватель 3, 3а. Речь может также идти об установках, описанных выше со ссылками на фиг.1 и 2, позволяющих применять способ в соответствии с настоящим изобретением.

В целом теплообменник 11 может взаимодействовать с дымами 10 вращающейся печи и, по меньшей мере, с частью горячего газа, производимого клинкерным охладителем 5, таким образом, чтобы нагревать рециркулируемую часть 8а газов, выходящих из циклонного подогревателя 3, 3а.

Для очистки от пыли дымов 10 вращающейся печи 1 можно предусмотреть циклонный пылеулавливатель 12. В случае необходимости, трубопровод 120 позволяет направлять пыль, собираемую циклонным пылеулавливателем 12, в реактор 4 предварительного обжига и даже в подогреватель 3, 3а.

В случае необходимости, в частности, согласно примеру, показанному на фиг.2, установка может дополнительно содержать:

- источник газа 15 с высоким содержанием кислорода и с содержанием азота ниже 30%, питающего горелку вращающейся печи 1,

- трубопроводы, позволяющие рециркулировать в клинкерный охладитель 5 часть дымов 10 вращающейся печи 1 и горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе 5, при этом система теплообменников 11, 14, 14а позволяет охлаждать рециркулируемые газы для питания указанного клинкерного охладителя 5 охлаждающим газом.

Далее следует описание характеристик известной установки, а затем ожидаемых характеристик установки, описанной выше и показанной на фиг.1, и, наконец, характеристик установки, описанной выше и показанной на фиг.2.

Уровень техники: Рассматриваемая известная установка является установкой производства клинкера, имеющей средний размер, характерный для большого числа существующих установок, которая производит 5.000 тонн клинкера в день при переработке сырья в количестве 337 тонн в час.

Эта известная установка потребляет 3.000 МДж на тонну получаемого клинкера в виде топлива, 62,8% которого подают на уровне реактора предварительного обжига. Рассмотрим случай, когда топливом является нефтяной кокс с теплотворностью менее 34.300 кДж/кг и с содержанием азота 2%.

Охладитель клинкера производит, кроме всего прочего, 117.000 Нм3/ч третичного воздуха при 890°C, который поддерживает горение в реакторе предварительного обжига, и 210.000 Нм3/ч избыточного воздуха при 245°C. Дымы циклонного подогревателя имеют расход 286.200 Нм3/ч при температуре 320°C. Соотношение массового расхода между подаваемым сырьем и дымами подогревателя составляет 0,82.

Производимые и выходящие из подогревателя дымы имеют следующий состав:

- кислород: 3,6%

- вода: 7,1%

- диоксид углерода: 29,6%

- азот: 59,7%.

Дымы вращающейся печи имеют расход 86.200 Нм3/ч и температуру 1.160°C. Их используют в циклонном подогревателе. Дымы, образующееся в печи, имеют следующий состав:

- кислород: 3,2%

- вода: 5,9%

- диоксид углерода: 21,5%

- азот: 69,4%.

В этих условиях 78,1% от общего количества диоксида углерода производит подогреватель, и только 21,9% - вращающаяся печь.

Пример 1 в соответствии с настоящим изобретением:

Рассматриваемая установка сравнима с известной, но в данном случае применяют концентрацию диоксида углерода в подогревателе, согласно изобретению, показанному на фиг.1.

В реактор предварительного обжига подают топливо из расчета 1.972 МДж на тонну получаемого клинкера. Работа печи в целом не меняется по сравнению с известной установкой с потреблением 1.117 МДж на тонну клинкера. Потребности в кислороде для горения в реакторе предварительного обжига составляют 27.650 Нм3/ч и обеспечиваются чистым кислородом.

Таким образом, в подогревателе получают 235.600 Нм3/ч дымов при 325°C, из которых 150.800 Нм3/ч рециркулируют, а 84.800 Нм3/ч отбирают для обработки в них CO2. Соотношение массового расхода между подаваемым сырьем и дымами подогревателя составляет 0,82, как и в известном примере.

Эти дымы, производимые и выходящие из подогревателя, имеют следующий состав:

- кислород: 5,1%

- вода: 15,8%

- диоксид углерода: 78,85%

- азот: 0,24%,

- CO2 в сухих дымах: 93,6%.

Массовый расход CO2, выделяемого дымами, составляет 36,4 тонны/час; массовый расход CO2, который можно подвергнуть комплексообразованию из дыма, отбираемого в подогревателе, составляет 131,34 т/ч, что есть 78,2% от общего количества.

Дымы печи направляют через циклонный пылеулавливатель, который очищает их от основной части пыли, содержащейся при 1.160°C, и эту пыль опять направляют в реактор предварительного обжига.

Из охладителя отбирают 145.800 Нм3/ч третичного воздуха при 810°C, который вместе с дымами печи пропускают через теплообменник и который отдает свою энергию в рециркулируемые дымы подогревателя, охлаждаясь до 350°C. Таким образом, указанные дымы подогревателя нагревают до температуры 943°C, после чего подают в реактор предварительного обжига.

Пример 2 в соответствии с настоящим изобретением:

Рассматриваемая установка является установкой, описанной выше и показанной на фиг.2, в которой применяют рециркуляцию дымов во вращающуюся печь в соответствии с изобретением, для концентрации в них диоксида углерода.

Работа подогревателя идентична подогревателю из предыдущего примера с питанием кислородом и рециркуляцией дымов с очень высоким содержанием CO2.

На этот раз производят теплообмен для максимальной части тепла, содержащегося в газах, с одной стороны, в дымах печи и, с другой стороны, в горячих газах, производимых в клинкерном охладителе, таким образом, чтобы понизить температуру этих газов до 135°C, направляя эти газы через теплообменники. Эти охлажденные газы нагнетают в клинкерный охладитель,

Во вращающейся печи потребности в топливе составляют 1.117 МДж на тонну получаемого клинкера, и горение топлива обеспечивают при помощи чистого кислорода. Таким образом, дымы имеют следующий состав:

- кислород: 6,5%

- вода: 16,2%

- диоксид углерода: 77,08%

- азот: 0,19%,

- CO2 в сухих дымах: 92,0%.

Эти дымы используют и рециркулируют таким образом, чтобы обеспечить следующую работу. В клинкерный охладитель нагнетают 306.900 Нм3/ч дымов, температура которых снизилась до 135°C. Получают 53.500 Нм3/ч очень горячих газов при 1.180°C, которые направляют в печь; получают также 112.900 Нм3/ч горячих газов при 810°C, часть тепла которых используют на нагрева рециркулируемых дымов подогревателя; наконец, получают 140.500 Нм3/ч менее горячих газов при 262°C.

Дымы печи с расходом 77.600 Нм3/ч и при температуре 1.180°C используют для нагрева рециркулируемых дымов подогревателя. Отбирают 24.200 Нм3/ч дымов, чтобы извлечь из них диоксид углерода, расход которого составляет 36,4 т/ч. Остальную часть охлаждают до 350°C для использования в клинкерном охладителе. Клинкер охлаждают в охладителе до температуры 205°C. Для горения в печь подают 14.700 Нм3/ч чистого кислорода.

Таким образом, из установки извлекают весь диоксид углерода в виде дымов с концентрацией не менее 92%, которые можно подвергнуть обработке комплексообразования.

Естественно, специалист может предусмотреть и другие варианты применения, не выходя при этом за рамки изобретения, определенные прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ получения цементного клинкера в установке, содержащей циклонный подогреватель (3, 3а), предназначенный для предварительного нагрева сырья, реактор (4) предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель (3, 3а), вращающуюся печь (1), оборудованную горелкой, в которую подают топливо, охладитель (5) клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи (1), производящей горячий газ, в котором сырье подогревают и из него удаляют углекислоту в указанном циклонном подогревателе (3, 3а) и/или в реакторе (4) предварительного обжига, в указанном клинкерном охладителе (5) охлаждают клинкер, выходящий из печи, отличающийся тем, что дымы (10), производимые вращающейся печью (1), и газы подогревателя (3, 33) разделяют таким образом, чтобы указанные дымы (10) печи и указанные газы подогревателя не смешивались, в указанный реактор (4) предварительного обжига подают газ (9) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который является единственным источником кислорода для указанного реактора (4), часть (8а) газов (8), выходящих из указанного циклонного подогревателя (3, 3а), рециркулируют в указанный реактор (4) предварительного обжига и даже в указанный циклонный подогреватель (3, 3а), чтобы получить соответствующий поток, необходимый для получения взвешенного состояния сырья в указанном подогревателе, тогда как другую часть (8b) газов указанного циклонного подогревателя (3, 3а) с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют для обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу, например, такой как комплексообразование.

2. Способ по п.1, в котором указанную часть (8а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3а), рециркулируют таким образом, чтобы получать соотношение массового расхода между обрабатываемым сырьем и потоком, необходимым для получения взвешенного состояния сырья, в пределах от 0,5 до 2 кг/кг.

3. Способ по п.1 или 2, в котором часть (8а) газов, рециркулируемых в реактор (4) предварительного обжига и даже в подогреватель (3, 3а), нагревают при прохождении через теплообменник (11) за счет тепла, содержащегося в дымах (10) вращающейся печи (1) и/или части горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем (5).

4. Способ по п.1, в котором первую часть (60) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе (5), называемую вторичным потоком, направляют во вращающуюся печь (1), вторую часть (6) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую третичным потоком и определяемую температурой не менее 750°С, направляют отдельно от первой части в указанный теплообменник (11) для подогрева части (8а) рециркулируемых дымов, и отбирают третью часть (7) горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе, называемую избыточным потоком.

5. Способ по п.4, в котором тепло, содержащееся в газах (6а, 10а), в частности, в дымах (10) печи (1) и/или в охладителя на выходе указанного теплообменника (11), а также тепло избыточного потока (7) и даже другой нерециркулируемой части (8b) дымов, по меньшей мере, частично, используют для производства энергии, в частности, электричества.

6. Способ по п.1 или 2, в котором дымы (10) печи очищают от пыли в циклонном пылеулавливателе (12) и собранное таким образом сырье (13) подают в подогреватель (3, 3а) и даже в реактор (4) предварительного обжига.

7. Способ по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, частично используют нерециркулируемую часть (8b) газов с высоким содержанием диоксида углерода в качестве среды-носителя для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, питающего горелку или горелки реактора (4) предварительного обжига, и/или в качестве среды для пневматической очистки циклонного подогревателя (3, 3а).

8. Способ по п.1 или 2, в котором в горелку вращающейся печи (1) подают газ (15) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота меньше 30% и который является единственным источником кислорода для печи, рециркулируют часть (17) газов, образующихся во вращающейся печи (1), и горячего газа, получаемого в клинкерном охладителе (5), который охлаждают для питания указанного клинкерного охладителя охлаждающим газом, тогда как другую часть (16) газов с высоким содержанием диоксида углерода адаптируют с целью обработки, позволяющей ограничить выбросы диоксида углерода в атмосферу, в частности, такой как комплексообразование.

9. Способ по п.1 или 2, в котором часть газов (8b, 16) с высоким содержанием диоксида углерода используют в качестве среды для пневматической транспортировки твердого топлива и/или для распыления жидкого топлива, которым питают горелку вращающейся печи, и/или в качестве текучей среды, питающей автоматические пневматические устройства очистки входной камеры печи (1) и охладителя (5).

10. Способ по п.1 или 2, в котором указанный газ (9 или 15) с высоким содержанием кислорода имеет содержание азота менее 5%.

11. Установка для получения цементного клинкера, содержащая циклонный подогреватель (3, 3а), предназначенный для предварительного нагрева сырья (2), реактор (4) предварительного обжига, оборудованный одной или несколькими горелками, который обеспечивает подачу тепла в циклонный подогреватель (3, 3а), вращающуюся печь (1), оборудованную горелкой, в которую подают топливо, охладитель (5) клинкера, в который нагнетают охлаждающий газ, на уровне выхода из указанной вращающейся печи (1), производящий горячий газ, отличающаяся тем, что она предназначена, в частности, для осуществления способа по п.1 и содержит индивидуальные трубопроводы для дымов (10), выходящих из вращающейся печи (1), и для газов, выходящих из подогревателя (3, 3а), чтобы указанные дымы и указанные газы не смешивались, источник газа (9) с высоким содержанием кислорода, в котором содержание азота ниже 30% и который питает реактор (4) предварительного обжига, трубопровод (80) для рециркуляции части (8а) газов (8), выходящих из указанного циклонного подогревателя (3, 3а), в указанный реактор (4) предварительного обжига и в указанный подогреватель (3, 3а).

12. Установка по п.11, в которой теплообменник (11) взаимодействует с дымами (10) вращающейся печи (1) и, по меньшей мере, с частью горячего газа, производимого указанным клинкерным охладителем (5), таким образом, чтобы нагревать рециркулируемую часть (8а) газов (8), выходящих из циклонного подогревателя (3, 3а).

13. Установка по п.11 или 12, в которой для очистки от пыли дымов (10) указанной вращающейся печи (1) предусмотрен циклонный пылеулавливатель (12).

14. Установка по п.13, в которой трубопровод (120) позволяет направлять пыль, собираемую циклонным пылеулавливателем (12), в реактор (4) предварительного обжига и в подогреватель (3, 3а).

15. Установка по п.11 или 12, дополнительно содержащая источник газа (15) с высоким содержанием кислорода и с содержанием азота ниже 30%, питающего горелку вращающейся печи (1), трубопроводы, позволяющие рециркулировать в клинкерный охладитель (5) часть дымов (10) вращающейся печи (1) и горячего газа, получаемого в указанном клинкерном охладителе (5), при этом система теплообменников (11, 14, 14а) позволяет охлаждать рециркулируемые газы для питания указанного клинкерного охладителя (5) охлаждающим газом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель, реактор предварительного обжига, вращающуюся печь и клинкерный охладитель.

Изобретение относится к устройству для очистки технологического газа для установки (1) восстановительной плавки для получения чугуна, содержащей восстановительный реактор (3) и плавильный газогенератор (4).

Изобретение относится к области металлургического производства, в частности к системам для улавливания неорганизованных выбросов от металлургических агрегатов, например от электродуговых печей.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для преобразования транспортируемого прерывистым потоком отходящих газов тепла из промышленных установок в полезную энергию.

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к электросталеплавильному производству, и может применяться для очистки и охлаждения технологического газа дуговой сталеплавильной печи (ДСП).

Изобретение относится к области металлургии, в частности к электросталеплавильному производству. .

Изобретение относится к области улавливания и очистки технологических газов от твердых примесей и может быть использовано в химической, металлургической промышленности.

Изобретение относится к металлургии, в частности к конструктивным элементам воздухонагревателей доменных и пламенных печей. .

Изобретение относится к способу и установке для получения цементного клинкера. Установка содержит циклонный подогреватель, реактор предварительного обжига, вращающуюся печь и клинкерный охладитель.

Изобретение относится к области охлаждения отработанных печных газов. .

Изобретение относится к производству цементного клинкера с одновременной выработкой электроэнергии. .

Изобретение относится к устройству для подогрева, охлаждения и/или кальцинирования мелкозернистых материалов. .

Изобретение относится к области производства строительных материалов. .

Изобретение относится к способу переработки конденсированных горючих, в том числе твердых горючих отходов, путем пиролиза и газификации органической составляющей топлив.

Изобретение относится к цементной промышленности. Способ получения клинкера из сырьевой смеси реализуется посредством установки, которая включает вращающуюся печь (8), в частности прекальцинатор; многоступенчатый циклонный подогреватель (9), присоединенный к указанной вращающейся печи (8) ниже по ходу потока относительно направления потока газообразных продуктов (11) сгорания, происходящего в указанной вращающейся печи (8); электрофильтр (10), присоединенный к указанному подогревателю (9) ниже по ходу потока относительно указанного направления потока газообразных продуктов (11) сгорания. Установка включает первое входное отверстие (17) для ввода сырьевой смеси в указанные газообразные продукты (11) сгорания, причем указанное входное отверстие (17) расположено ниже указанного подогревателя (9) и выше указанного электрофильтра (10) по ходу потока относительно указанного направления потока газообразных продуктов (11) сгорания. Она также включает второе входное отверстие (18) для подачи частично подогретой сырьевой смеси (14) из указанного электрофильтра (10) в указанный подогреватель (9). В данном способе используют электрофильтр в качестве неотъемлемой части подогревателя, что позволяет устранить один или более циклонов в подогревателе и повысить эффективность снижения содержания NOX и SOX на последующих стадиях очистки газообразных продуктов сгорания. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 2 пр.
Наверх